Классификация кроветворных клеток

На основании способности с самообновлению, клеточному делению и образованию форменных элементов различных типов кроветворные клетки можно разделить на шесть классов (рис. 29):

I класс ̶ плюрипотентные стволовые клетки, которые могут образовывать любые форменные элементы и обладают способностью к самообновлению.

II класс ̶ частично детерминированные поли-, или мультипотентные родоначальные клетки, именуемые также полустволовыми клетками. Развиваются из СКК, способны к ограниченному самоподдержанию, являются полипотентными, однако прошедшими первый этап коммитирования клетками, т.е. дающими начало форменным элементам нескольких (но не всех) видов. Родоначальные клетки, относящиеся к данному и следующему (III) классам, называют также колониеобразующими единицами (КОЕ), поскольку в экспериментах на летально облученных мышах они способны давать колонии кроветворных клеток в их органах. Частично детерминированные полипотентные родоначальные клетки включают родоначальную клетку лимфоцитопоэза (КОЕ-Л) и родоначальную клетку миелопоэза (КОЕ-ГЭММ), дающую начало гранулоцитам, эритроцитам, моноцитам и мегакариоцитам.

III класс ̶ унипотентные (коммитированные) родоначальные клетки, прошедшие новый этап коммитирования и детерминированные в направлении развития только одного вида форменных элементов (за исключением КОЕ-ГМ, дающей два вида). Они обладают низким потенциалом самоподдержания. Эти клетки не идентифицируются морфологически и внешне сходны с малыми лимфоцитами.

Унипотентные (коммитированные) родоначалъные клетки включают: (1) родоначальные клетки эритроцитов ̶ БОЕ-Э ̶ бурст-образующую единицу и развивающуюся из нее КОЕ-Э, (2) КОЕ-Мег ̶ родоначальную клетку мегакариоцитов, (3) КОЕ-ГМ ̶ родоначальную клетку гранулоцитов (нейтрофильных) и моноцитов, дающую КОЕ-Г(Н) ̶ родоначальную клетку гранулоцитов (нейтрофильных) и КОЕ-Мо ̶ родоначальную клетку моноцитов, (4) КОЕ-Баз ̶ родоначальную клетку базофилов, (5) КОЕ-Эо ̶ родоначальную клетку эозинофилов, (6) коммитированные клетки лимфоцитопоэза ̶ про-В-лимфоциты и протимоциты.

IV класс  ̶ морфологически распознаваемые предшественники ̶ бластные формы. Представляют отдельные линии развития форменных элементов. Пролиферативная активность этих клеток ограничена; способностью к самоподдержанию они не обладают. Название класса отражает тот факт, что, хотя морфологически все клетки этого класса сходны друг с другом, их можно идентифицировать при использовании стандартных гематологических методов окраски, не прибегая к выявлению иммуноцитохимических маркеров. Бластные формы имеют вид крупных клеток с базофильной цитоплазмой и светлым ядром, в котором хорошо определяются ядрышки.

V класс ̶ созревающие (дифференцирующиеся) клетки. Подвергаются структурной и функциональной дифференцировке, образуя соответствующий вид форменных элементов, в ходе которой они (за исключением лимфоцитов и моноцитов) утрачивают способность к делению.

VI класс ̶ зрелые (дифференцированные) форменные элементы, циркулирующие в крови. Неспособны к делению (за исключением лимфоцитов и моноцитов).

Рис 29. Схема кроветворения. I-V1 - классы кроветворных клеток, СКК - стволовая клетка крови, КОЕ - колониеобразующая единица (родоначальная клетка): КОЕ-ГЭММ - КОЕ гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов и мегакариоцитов. КОЕ-Э - КОЕ эритроцитов, КОЕ-Мег - КОЕ мегакариоцитов, КОЕ-ГМ - КОЕ гранулоцитов (нейтрофильных) и моноцитов, КОЕ-Г(Н) - КОЕ гранулоцитов (нейтрофильных), КОЕ-Мо - КОЕ моноцитов, КОЕ-Баз - КОЕ базофилов, КОЕ-Эо - КОЕ эозинофилов, КО Е-Л - КОЕ лимфоцитопоэза, БОЕ-Э - бурст-образующая единица, про-В - про-В-лимфоцт, про-Т - про-Т-лимфоцит (протимоцит), ПЭБЛ - проэритробласт, БЭБЛ - базофильный эритробласт, ПХЭБЛ - полихроматофильный эритробласт, ОЭБЛ - оксифильный (ортохроматофильный) эритробласт, РЦ - ретикулоцит, Э - эритроцит. МегБЛ - мегакариобласт, МегЦ - мегакариоцит. ТЦ - тромбоциты, МоБЛ - моноцито-бласт, ПМо - промоноцит, Мо - моноцит, МФ - макрофаг, МБ Л - миелобласты, ПМЦ -промиелоциты, МЦ - миелоциты, ММЦ - метамиелоциты, ПЯГЦ – палочкоядерные гранулоциты, СЯГЦ - сегментоядерные гранулоциты (нейтрофильный - Н, базофильный - Баз, эозинофильный - Эо). В-ЛБЛ - В-лимфобласт, нзрВ - незрелый В-лимфоцит, В-Л - В-лимфоцит (зрелый), В-ИМБЛ - В-иммунобласт, ПЛЦ - плазмоцит, Вп - В-клетка памяти, Т-ЛБЛ - Т-лимфобласт, нзрТ - незрелый Т-лимфоцит (Т-Л -T-лимфоцит (зрелый), Т-ИМБЛ - T-иммунобласт, Тх - Т-хелпер, Тк - T-киллер, Тп -T-клетка памяти, NK - NK-клетка. Миграция зрелых клеток из крови в периферические ткани (ТК) обозначена пунктирными стрелками; пути рециркуляции лимфоцитов не отмечены.

Из зрелых форменных элементов лишь эритроциты и (частично) тромбоциты выполняют свои функции исключительно в кровотоке, лейкоциты же реализуют их после миграции в ткани. Часть клеток при этом подвергается дальнейшим преобразованиям (например, моноциты превращаются в макрофаги и дендритные АПК, лимфоциты под действием антигенной стимуляции подвергаются бласт-трансформации и дальнейшей дифференцировке, основная часть В-лимфоцитов дифференцируется в плазматические клетки).

ЭРИТРОПОЭЗ

Эритропоэз (эритроцитопозз) ̶ процесс образования и созревания эритроцитов, происходящий в миелоидной ткани. Ход развития эритроцитов из стволовой клетки крови описывается последовательностью:

СКК → КОЕ-ГЭММ → БОЕ-Э → КОЕ-Э → проэритробласт → базофильный эритробласт → полихроматофильный эритробласт → оксифильный (ортохроматофильный) эритробласт → ретикулоцит → эритроцит.

Эритрон ̶ эритроидный дифферон, представляющий собой совокупность указанных форм ̶ от эритроидных родоначальных клеток до зрелых эритроцитов (включая циркулирующие в крови).

БОЕ-Э и КОЕ-Э. БОЕ-Э ̶ бурст-образующая единица (от англ. burst ̶ взрыв) ̶ названа так по своей способности быстро (взрывоподобно) образовывать на полутвердой среде колонию эритроидных клеток численностью в несколько сотен элементов. Она отличается от развивающейся из нее КОЕ-Э более высокой пролиферативной активностью, высокой чувствительностью к ИЛ-3 и низкой ̶ к эритропоэтину.

Процесс дифференцировки предшественников эритроцитов в зрелые форменные элементы включает (рис. 30):

(1) уменьшение размеров клетки;

(2) выработку и накопление гемоглобина в цитоплазме;

(3) постепенное снижение содержания и в конечном итоге утрату всех органелл;

(4) изменение окраски цитоплазмы от интенсивно базофильной (в связи с большим числом полирибосом) до оксифильной (обусловленной присутствием гемоглобина);

(5) снижение, а в дальнейшем (в конце стадии оксифильного эритробласта) - утрату способности к делению;

(6) конденсацию ядра и его последующее удаление из клетки.

Рис. 30. Эритропоэз. ПЭБЛ - проэритробласт, БЭБЛ - базофильный эритробласт, ПХЭБЛ - полихроматофильный эритробласт, ОЭБЛ - оксифильный (ортохро-матофильный) эритробласт, РЦ - ретикулоцит, ЭЦ - эритроцит.

Проэритробласт  ̶ крупная клетка (диаметром около 18-22 мкм) с большим сферическим ядром, содержащим мелкодисперсный хрома­тин и два-три бледных ядрышка. Цитоплазма умеренно базофильна вследствие присутствия свободных рибосом. Клетка интенсивно пролиферирует, давая начало эритробластам. Последние развиваются в соста­ве так называемых эритробластических островков.

Эритробластические островки  ̶ особые структурные комплексы в миелоидной ткани, обеспечивающие развитие эритробластов. Их центр образован телом макрофага, который своими многочисленными отростками охватывает окружающие его в один-два слоя эритробласты. По мере созревания эритробласты центробежно смещаются по длине отростков макрофага, удаляясь от его тела и отодвигаясь на перифе­рию эритробластического островка, одновременно приближаясь к по­верхности венозного синуса.

Базофильный эритробласт ̶ меньших размеров, чем проэритробласт (12-16 мкм), с более мелким ядром, содержащим умеренно конденсированный хроматин и ядрышки. Цитоплазма резко базофильна благодаря высокому содержанию полисом, активно синтезирующих гемоглобин. Базофильные эритробласты активно делятся.

Полихроматофильный эритробласт характеризуется более мелкими размерами, чем базофильный эритробласт (10-12 мкм); его ядро более компактно, чем в базофильном эритробласте, глыбки хроматина в нем распределены в виде спиц колеса, ядрышко не выявляется. Цитоплазма окрашивается полихромно: она воспринимает как основные красители (вследствие наличия в ней многочисленных полисом), так и кислые (из-за накопления в ней оксифильно окрашивающегося гемоглобина). Окраска цитоплазмы может быть либо диффузной и однородной, либо сочетать оксифильные и базофильные участки. Скопления гемоглобина вокруг ядра часто имеют вид оксифильного перинуклеарного ободка. По мере накопления гемоглобина полисомы и другие органеллы редуцируются. Способность клетки к делению сохраняется.

Железо, необходимое идя синтеза гема, поступает в цитоплазму эритробластов из двух источников: (1) непосредственно из крови (где оно связано с белком трансферрином) ̶ путем транспорта, опосредованного рецепторами трансферрина на поверхности эритробластов; (2) из цитоплазмы макрофагов, контактирующих с эритробластами в эритробластических островках. Железо в составе ферритина (в комплексе с белком) выделяется на поверхность эритробластов в виде частиц диаметром 6 нм, которые связываются с их гликокаликсом и далее переносятся в их цитоплазму механизмом микропиноцитоза. Небольшие скопления ферритина диаметром 0,1-0,3 мкм (сидеросомы) можно выявить в цитоплазме. Согласно расчетам, второй механизм переносит в 1000 раз больше железа, чем первый.

Оксифильный (ортохроматофилъный) эритробласт (нормобласт) образуется путем дифференцировки из полихроматофильного эритробласта. По размерам он чуть крупнее эритроцита. Обладает оксифильно окрашенной цитоплазмой, богатой гемоглобином, в которой органеллы почти полностью отсутствуют. Ядро мелкое, компактное, пикнотическое, расположено эксцентрически. Способность к делению теряется.

Выталкивание ядра ̶ наиболее важный этап в процессе превращения оксифильного эритробласта в ретикулоцит. Оно длится несколько минут и может происходить, когда клетка находится в составе эритробластического островка или мигрирует через стенку кровеносных сосудов (синусов) костного мозга в кровоток. Этому процессу предшествует перестройка цитоскелета клетки, образующего структуру в виде манжетки, которая способствует активному выталкиванию ядра с тонким ободком окружающей его цитоплазмы за пределы клетки, где оно быстро фагоцитируется макрофагами.

Ретикулоцит представляет собой безъядерную (постклеточную) структуру. Его оксифильная цитоплазма, почти целиком заполненная гемоглобином, содержит остатки полирибосом и других органелл, которые выявляются при суправитальной окраске в виде базофилъной сеточки. В кровотоке ретикулоцит в течение 24-48 ч превращается в зрелый эритроцит.

Длительность всех этапов зритропоэза ̶ от КОЕ-Э до образования зрелого эритроцита равна около 3-7 сут.

Регуляция процесса зритропоэза осуществляется рядом гуморальных факторов, из которых наибольшее значение имеют ИЛ-3 (стимулирует пролиферативную активность БОЕ-Э) и эритропоэтин (усиливает пролиферацию КОЕ-Э). Для нормального зритропоэза необходимы также железо, фолиевая кислота и витамин B₁₂.

Эритропоэтин продуцируется у взрослого на 90 % почкой, на 10 % печенью (последняя, однако, служит главным его источником у плода) и вырабатывается в ответ на гипоксию. Его действие усиливается андрогенами, гормоном роста, тироксином и ослабляется эстрогенами (поэтому у женщин содержание эритроцитов и гемоглобина в крови ниже, чем у мужчин).

ТРОМБОЦИТОПОЭЗ

Тромбоцитопоэз  ̶ процесс образования и созревания тромбоци­тов, происходящий в миелоидной ткани. Тромбоциты образуются в ре­зультате процесса частичной фрагментации цитоплазмы гигантских кле­ток костного мозга ̶ мегакариоцитов. Ход развития мегакариоцитов из стволовой клетки крови описывается последовательностью:

СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-Мег → мегакариобласт мегакариоцит.

Структурно-функциональные изменения мегакариоцита в ходе его созревания. Мегакариоцит при созревании из мегакариобласта становится крупнее, достигая 20-50 мкм (по некоторым сведениям ̶ до 100 мкм) в диаметре; его ядро и цитоплазма претерпевают выраженные измене­ния.

Дифференцировка ядра включает активную репликацию ДНК без митоза. Полиплоидные клетки в дальнейшем претерпевают эндомитоз с образованием многочисленных связанных перемычками долей ядра, в котором общее содержание ДНК соответствует 4-128n (наибо­лее часто - 16 или 32n). Хроматин постепенно конденсируется, ядрыш­ко, как правило, не выявляется. Размеры клетки обычно соответствуют степени ее полиплоидизации.

Дифференцировка цитоплазмы мегакариоцитов начинается только по завершении репликации ДНК. Наиболее заметными ее прояв­лениями служат:

(1) разделение цитоплазмы на три зоны: околоядерную, проме­жуточную и краевую (периферическую). Околоядерная зона содержит элементы грЭПС, хорошо развитый комплекс Гольджи, митохондрии и центриоли. Промежуточная зона  ̶ наибольшая по ширине, содержит гранулы и систему мембранных демаркационных каналов. Краевая (периферическая) зона свободна от большинства органелл и гранул, в ней в значительном количестве сосредоточены элемен­ты цитоскелета (преимущественно актиновые микрофиламенты и ассо­циированные с ними белки). Она пересекается демаркационными кана­лами, связанными с поверхностью клетки.

(2) образование и накопление гранул, характерных для тромбо­цитов и содержащих типичные для них белки; гранулы от­сутствуют в узкой периферической зоне цитоплазмы;

(3) формирование системы мембран (демаркационных кана­лов), разрезающих цитоплазму мегакариоцитов на территории размером 2-4 мкм, соответствующие границам будущих тромбоцитов и содержа­щие гранулы. Демаркационные каналы возникают предположительно в результате инвагинации плазмолеммы и сообщаются с межклеточным пространством (согласно другим взглядам, они происходят из аЭПС или путем слияния пузырьков, продуцируемых комплексом Гольджи);

(4) образование филоподий (протромбоцитов) ̶ узких длинных (2,5×120 мкм) лентовидных отростков мегакариоцитов, которые через поры эндотелия синусов красного костного мозга проникают в их про­свет, где распадаются на отдельные тромбоциты. Каждый зре­лый мегакариоцит образует несколько тысяч (до 8000) тромбоцитов. В некоторых случаях мегакариоциты способны отделять в просвет сосу­дов костного мозга крупные фрагменты цитоплазмы.

Цикл развития от стволовой клетки до формирования тромбоцитов занимает около 10 суток. Тромбоцитопоэз контролируется рядом гуморальных факторов, из которых наибольшее значение имеют КСФ-Мег (стимулирует пролиферацию КОЕ-Мег) и тромбопоэтин (ускоряет созревание мегакариоцитов).

ГРАНУЛОЦИТОПОЭЗ

Гранулоцитопоэз – образование и дифференцировка гранулоцитов, происходит в красном костном мозге. Исходным источником развития служит СКК, которая дает начало КОЕ-ГЭММ. Далее из КОЕ-ГЭММ формируются раздельные КОЕ для каждой ли­нии – КОЕ-ГМ (дающей начало КОЕ-Г (нейтрофильных) и КОЕ-Мо), КОЕ-Баз и КОЕ-Эо.

Последовательность начальных этапов развития гранулоцитов:

(а) нейтрофильных: СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-ГМ → КОЕ-Г(Н);

(б) базофильных:  СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-Баз;

(в) эозинофильных: СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-Эо.

Последующие стадии развития гранулоцитов протекают для всех трех типов клеток однотипно (рис. 31):

миелобласт → промиелоцит → миелоцит → метамиелоцит →палочкоядерный гранулоцит → сегментоядерный гранулоцит.

Рис. 31. Гранулоцитопоэз (на примере развития нейтрофильных гранулоци­тов). МБЛ - миелобласт, ПМЦ - промиелоцит, МЦ - миелоцит, ММЦ - метамиелоцит, ПЯНГ - палочкоядерный нейтрофильный гранулоцит, СЯНГ - сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит.

При анализе развития базофильных и эозинофильных гранулоцитов стадии палочкоядерной и сегментоядерной клеток обычно не разделяют.

Процесс дифференцировки предшественников гранулоцитов в зрелые клетки включает:

(1) уменьшение размеров клетки;

(2) снижение, а в дальнейшем (со стадии метамиелопита) ̶ утрату способности к делению;

(3) изменение формы ядра ̶ от округлой до бобовидной и палочко­видной, его сегментация; нарастание конденсации ядерного хромати­на;

(4) выработку и накопление гранул в цитоплазме;

(5) изменение состава гранул с постепенным увеличением доли специфических гранул и снижением содержания азурофильных;

(6) нарастание подвижности клетки, обусловленное перестройкой цитоскелета с увеличением содержания актиновых микрофиламентов;

(7) приобретение разнообразных рецепторов плазмолеммы, опо­средующих адгезивные взаимодействия с другими клетками и компонен­тами межклеточного вещества и обеспечивающих важнейшие функции клеток ̶ фагоцитоз, хемотаксис, секреторные реакции.

Промиелоцит  ̶ крупная клетка, диаметром 16-24 мкм с развитой слабобазофильной цитоплазмой и большим круглым светлым ядром, со­держащим мелкодисперсный хроматин и 1-2 ядрышка. Многочисленные полисомы, цистерны грЭПС и крупный комплекс Гольджи обеспечива­ют образование первичных (азурофильных) гранул (лизосом) диаметром 500 нм, содержание которых по мере созревания промиелоцита увели­чивается. К концу этой стадии образование азурофильных гранул завер­шается. Поэтому, поскольку промиелоцит активно делится, на после­дующих стадиях содержание этих гранул непрерывно снижается. К кон­цу развития в промиелопите появляются единичные вторичные (специ­фические - нейтрофильные, базофильные или эозинофильные) гранулы.

Миелоцит обычно меньших размеров, чем промиелоцит (диаметр ̶ 10-16 мкм). Характеризуется односторонним уплощением или неболь­шой инвагинацией эксцентрично расположенного ядра с более крупны­ми гранулами гетерохроматина; ядрышки исчезают. Цитоплазма содер­жит первичные гранулы (количество которых постепенно падает) и вторичные (специфические) гранулы (число которых непрерывно воз­растает благодаря деятельности синтезирующих их грЭПС и комплек­са Гольджи). К концу стадии миелоцита вторичных гранул становится больше, чем первичных, происходит накопление гликогена. Миелоцит ̶ последняя митотически активная клетка линии гранулоцитов.

Метамиелоцит  ̶ меньших размеров, по сравнению с миелоцитом, и отличается от него более заметной инвагинацией ядра, которое принимает бобовидную форму и уплотняется. По ходу созревания метамиелоцита, а позднее на стадиях палочко- и сегментоядерного гра­нулоцита происходят дальнейшие изменения ядра и цитоплазмы.

Ядро изменяет форму ̶ из бобовидного становится подковообраз­ным, а затем палочковидным с последующим формированием перетя­жек, разделяющих его на сегменты; конденсация хроматина прогрес­сивно нарастает.

Цитоплазма характеризуется уменьшением количества элементов грЭПС, рибосом, митохондрий, редукцией комплекса Гольджи. В ней появляются третичные гранулы (у нейтрофильных гранулоцитов); внут­ри специфических гранул образуются кристаллоиды (у эозинофильных гранулоцитов), отмечаются количественные и качественные изменения цитоскелета (обеспечивающие высокую подвижность, образование псев­доподии) и рецепторного аппарата плазмолеммы (обусловливающие вы­сокую способность к хемотаксису, фагоцитозу, адгезивным взаимодей­ствиям и распознаванию различных сигнальных молекул).

Цикл развития гранулоцитов в миелоидной ткани включает:

(1) стадии, связанные с митотическим делением клеток, ̶ от СКК до миелоцита включительно (длительность ̶ 5-7 сут.);

(2) стадии созревания (дифференцировки) постмитотических кле­ток  ̶ начиная с метамиелоцита до сегментоядерных форм (длительность ̶ около 3-4 сут.);

(3) накопление структурно зрелых гранулоцитов в костном мозге (длительность ̶ около 4-5 сут.) ̶ создает значительные запасы этих кле­ток, которые могут выбрасываться костным мозгом при возникновении острой потребности; за счет этой стадии общее количество гранулоци­тов в миелоидной ткани в 10 раз превышает их содержание в крови;

(4) выделение зрелых клеток в кровь.

После циркуляции в крови в течение нескольких часов гранулоциты мигрируют в периферические ткани, где осуществляют свои функ­ции.

Регуляция развития гранулоцитов цитокинами осуществляет­ся на различных уровнях и с участием большого количества разнооб­разных факторов. Наибольшее специфическое стимулирующее влияние оказывают на развитие: нейтрофильных гранулоцитов  ̶ Г-КСФ и ГМ-КСФ; эозинофильных гранулоцитов  ̶ ИЛ-5 и ГМ-КСФ; базофильных гранулоцитов  ̶ ИЛ-3 и ИЛ-4.

МОНОЦИТОПОЭЗ

Моноцитопоэз  ̶ процесс развития моноцитов ̶ происходит в красном костном мозге и описывается последовательностью:

СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-ГМ → КОЕ-М → монобласт → промоноцит →моноцит.

Промоноцит  ̶ сравнительно крупная клетка, диаметром 12-18 мкм, с большим светлым слегка вогнутым ядром, в котором распола­гаются 1-2 ядрышка. Базофильная цитоплазма содержит умеренно раз­витую грЭПС, полисомы, митохондрии, центриоли и крупный комплекс Гольджи, от которого отделяются незрелые азурофильные гранулы. Промоноциты делятся и постепенно дифференцируются в моноциты.

Процесс преобразования монобластов в моноциты включает:

(1) дальнейшее увеличение размеров клетки преимущественно за счет нарастания объема цитоплазмы,

(2) снижение базофилии цитоплазмы,

(3) накопление в ней азурофильных гранул (лизосом),

(4) изменение формы ядра, которое становится бобовидным.

Моноциты покидают костный мозг вскоре после формирования, не образуя резервного костномозгового пула. Выделяясь в синусы красно­го костного мозга, они попадают в кровь, в которой циркулируют от 8 ч до 3-4 сут, а далее через стенку сосудов мигрируют в ткани. Лишь около 5%моноцитов, имеющихся в организме, циркулирует в крови, остальные находятся во внесосудистом пуле.В тканях они превраща­ются в различные виды макрофагов (вместе с которыми образуют еди­ную моноцитарно-макрофагальную систему), а также в дендритные антиген-представляющие клетки. Развитие моноци­тов стимулируется М-КСФ и ГМ-КСФ.

ЛИМФОЦИТОПОЭЗ

Лимфоцитопоэз ̶ развитие лимфоцитов ̶ происходит в красном костном мозге и различных лимфоидных органах и характеризуется их поэтапной миграцией.

Красный костный мозг содержит плюрипотентные СКК, которые дают начало частично детерминированным полипотентным родоначальным клеткам лимфоцитопоэза (КОЕ-Л).

КОЕ-Л служит источником развития трех видов лимфоцитов ̶ В-лимфоцитов, Т-лимфоцитов и NK-клеток, давая, соответственно, три вида унипотентных (коммитированных) родоначальник клеток ̶ про-В-лимфоциты, протимоциты и (возможно) предшественник NK-клеток. Каждая из этих клеток детерминирована в направлении развития только одного вида лимфоцитов.

Последующее развитие Т- и В-лимфоцитов из родоначальных кле­ток связано с их пролиферацией и дифференцировкой и разделяется на две фазы: антиген-независимую и антиген-зависимую.

1. Антиген-независимая фаза развития Т- и В-лимфо­цитов осуществляется в отсутствие антигенов в центральных органах кроветворения и иммуногенеза - тимусе и красном костном мозге (у птиц - фабрициевой сумке), соответственно. Ее наиболее важными этапами служат:

(1) миграция коммитированных предшественников из красно­го костного мозга в центральные органы кроветворения и имму­ногенеза. У человека этот этап относится только к развитию Т-лимфо­цитов, поскольку у него, как и всех млекопитающих, красный костный мозг одновременно выполняет роль центрального органа по отношению к В-лимфоцитам. Процесс миграции контролируется адгезивными взаи­модействиями между эндотелием сосудов тимуса и клетками-предшест­венниками, а также, возможно, секрецией клетками тимуса хемотаксических факторов.

(2) приобретение клетками набора рецепторов на плазмолемме: (а) разнообразных специфических антиген-распознающих рецепто­ров (образуются в результате реаранжировки части генома, ответствен­ной за антигенную специфичность); (б) ряда добавочных рецепторов, необходимых для взаимодействия с другими клетками;

(3) процесс отбора (селекции) клеток с необходимым набором рецепторов и гибель механизмом апоптоза лимфоцитов, не прошед­ших селекцию;

(4) выселение лимфоцитов (прошедших селекцию) в просвет сосудов и их миграция через кровоток из центральных органов кроветворения и иммуногенеза в периферические с заселением их T - и В-зависимых зон (содержащих преимущественно лимфоциты соответству­ющего вида). Поскольку мигрирующие клетки еще не встречались с антигенами, их называют наивными, или девственными. Направленной миграции способствуют специфические адгезивные взаимодействия между хоминг-рецепторами наивных Т- и В-лимфоцитов и лигандами (адрессинами) на поверхности эндотелия сосудов периферических лимфоидных органов.

2. Антиген-зависимая фаза развития лимфоцитов про­исходит в периферических органах кроветворения и иммуногенеза (лимфатических узлах, селезенке, миндалинах, пейеровых бляшках, аппендиксе и др.). Она осуществляется в присутствии антигенов (представляемых АПК), сопровождается активацией и пролиферацией лимфоцитов и завершается формированием эффекторных и регуляторных Т-лимфоцитов, плазматических клеток, а также Т- и В-клеток памяти.

РАЗВИТИЕ В-ЛИМФОЦИТОВ

Последовательность стадий антиген-независимого развития В-лимфоцитов представлена на рис. 32 (1). В ходе развития отмеча­ется реаранжировка генома этих клеток, их выраженные функциональ­ные и иммунофенотипические изменения, а также их некоторые мор­фологические преобразования.

Рис. 32. Развитие В-лимфоцитов. 1 - антиген-независимое, 2 - антиген-зави­симое. СКК - стволовая клетка крови, КОЕ-Л - колониеобразующая единица лимфоцитопоэза, про-В - про-В-лимфоцит, пре-пре-В - пре-пре-В-лимфоцит, пре-В-пре-В-лимфоцит, нзрВ - незрелый В-лимфоцит, зрВ - зрелый В-лимфоцит, АГ - антиген, В-ИМБЛ -                          В-иммунобласт, ПЛБЛ - плазмобласт, ПЛЦ - плазмоцит, Вп - В-клетка па­мяти.

Про-В-лимфоцит соответствует стадии до реаранжировки генома, которая начинается на уровне npe - npe - B -лимфоцита. В цитоплазме npe -В-лимфоцита выявляется IgM, но он отсутствует на его плазмолемме; для незрелого В-лимфоцита характерна экспрессия IgM на плазмолемме. В зрелом В-лимфоците он экспрессируются совместно clgD.

Развитие В-лимфоцитов сопровождается утратой одних клеточных маркеров и приобретением других. Развитие предшественников В-лимфоцитов протекает при контактных взаимодействиях, со стромальными элементами и регулируется рядом цитокинов: ИЛ-1, -2, -3, -4, -5, -6 и -7.

Цитологические изменения на ранних стадиях лимфоцитопоэза не столь значительны, как функциональные и иммунофенотипические. Морфологически клетки, находящиеся на стадиях пре-пре- и пре-В-лимфоцита, соответствуют лимфобласту (большому лимфоциту), на стадии незрелого В-лимфоцита ̶ среднему лимфоциту и на стадиизрелого В-лимфоцита ̶ малому лимфоциту.

Последовательность стадий антиген-зависимого развития В-лимфоцитов показана на рис. 33. Покидая красный костный мозг, наивные (зрелые) В-лимфоциты, на поверхности которых экспрес­сируются IgM и IgD, циркулируют в крови и попадают в периферичес­кие органы кроветворения и иммуногенеза. В этих органах они взаимо­действуют с антигеном, соответствующим по специфичности их рецеп­торам, а также с Т-хелперами и активируются, подвергаясь бласт-трансформации и превращаясь в течение 1-2 сут. в В-иммунобласты. Последние спустя 3-4 сут. дают начало плазмобластам (далее дифференцирующимся в плазматические клетки) и В-клеткам памяти.

Созревание аффинности и соматические гипермутации.

В особых структурах периферических органов кроветворения и имму­ногенеза (герминативных центрах лимфатических узелков) с антиге­ном начально взаимодействуют В-лимфоциты, специфические иммуноглобулиновые рецепторы которых обладают по отношению к нему неодинаковой аффинностью (сродством). В дальнейшем, однако, происходит селекция В-лимфоцитов с высокоаффинными рецепторами, кото­рые активно пролиферируют, тогда как клетки с низкоаффинными рецепторами, не получая необходимой для роста стимуляции, подверга­ются апоптозу. Соответственно, антитела, которые будут продуциро­ваться плазматическими клетками ̶ потомками В-лимфоцитов ̶ будут постепенно приобретать все более высокую аффинность (процесс созре­вания аффинности) и повышенную способность к нейтрализации или элиминации антигена. Эффективной селекции способствует процесс со­матической гипермутации, который вносит еще большее разнообразие в обширный репертуар рецепторов, обусловленный ре аранжировкой ге­нома В-лимфоцитов в красном костном мозге. Этот процесс запускает­ся в результате взаимодействия активированных В-лимфоцитов с Т-лимфоцитами.

Плазмобласты и плазмоциты. Плазмобласты отличаются от иммунобластов усиленным развитием грЭПС и комплекса Гольджи, син­тезом и секрецией иммуноглобулинов. По мере их преобразования в плазматические клетки синтетические процессы еще более усилива­ются. Происходит дальнейшее увеличение доли объема цитоплазмы, за­нятой грЭПС. На светооптическом уровне выявляется усиление базофилии по всей цитоплазме, за исключением светлого околоядерного "дво­рика", соответствующего месту расположения комплекса Гольджи и центриолей. Ядро уменьшается в размерах, занимает эксцентричное положение в клетке, хроматин конденсируется с образованием харак­терной картины "спиц колеса".

В процессе развития плазматических клеток происходит потеря части специфических маркеров, свойственных В-лимфоцитам (напри­мер, связанных с мембраной иммуноглобулинов, рецепторов СЗ-компонента комплемента, Fc-фрагмента иммуноглобулинов, CD19 и CD21).

Топография дифференцирующихся плазматических клеток.

Образование плазматических клеток может происходить в перифе­рических лимфоидных органах или (при миграции активированных клеток с током крови в периферические ткани) ̶ в собственной плас­тинке слизистых оболочек, строме желез. Оно осуществляется также в красном костном мозге.

Часть В-иммунобластов превращается в долгожиеущие В-клетки памяти с высокоаффинными поверхностными рецепторами, функция которых заключается в обеспечении быстрой реакции на повторный контакт с антигенами.

РАЗВИТИЕ Т-ЛИМФОЦИТОВ

Последовательность стадий антиген-независимого развития Т-лимфоцитов представлена на рис. 34 (1).

Рис. 34. Развитие T -лимфоцитов. 1 - антиген-независимое, 2 - антиген-зави­симое. Про-Т- про-Т-лимфоцит (протимоцит), пре-Т - пре-Т-лимфоцит (претимоцит), нзрТ - незрелый Т-лимфоцит, зрТ - зрелый Т-лимфоцит, зрТ - зрелый Т-лимфоцит, Т-ИМБЛ-Т-иммунобласт, Тэфф - Т-лимфоцит-эффектор, Тх - T -хелпер, Тп -Т-клетка памяти, остальные обозначения - как на рис. 33.

Протимоцит (про-Т-лимфоцит) образуется в красном костном мозге из КОЕ-Л и соответствует стадии, предшествующей реаранжировке генома.

Претимоцит  ̶ наиболее ранняя стадия развития Т-лимфоцитов в тимусе после миграции из красного костного мозга. В нем начинается реаранжировка генома, однако экспрессия Т-клеточных рецепторов (ТКР) на поверхности клетки отсутствует. На плазмолемме имеются по­верхностные маркеры, свойственные незрелым клеткам.

Незрелые Т-лимфоциты и зрелые Т-лимфоциты  ̶ последова­тельные стадии, идущие за претимоцитами. Эти клетки претерпевают реаранжировку генома с формированием разнообразных специфических антиген-распознающих ТКР, которые экспрессируются на их поверх­ности. На плазмолемме появляется ряд маркеров, типичных для зрелых Т-лимфоцитов и необходимых для их взаимодействия с другими клет­ками. Одновременно утрачиваются маркеры, свойственные незрелым клеткам. При этом их фенотип изменяется следующим образом:

TKP-/CD3-/CD4-/CD8- → TKP+/CD3+/CD4+/CD8+ →

 TKP+/CD3+/CD4+/CD8- или TKP+/CD3+/CD4-/CD8+.

Морфологически претимоциты соответствуют лимфобластам, незрелые Т-лимфоциты - средним лимфоцитам, а зрелые Т-лимфо­циты - малым лимфоцитам.

Развитие Т-лимфоцитов в тимусе регулируется их контактными взаимодействиями с эпителиальными клетками, образующими строму этого органа, а также разнообразными гемопоэтипами, продуцируемыми этими клетками. К ним относятся различные КСФ, ИЛ-1, ИЛ-6, а также специфических тимусных факторов – тимозин, тимопоэтин, тимусный сывороточный фактор.

Последовательность стадий антиген-зависимого развития Т-лимфоцитов представлена на рис. 34 (2).

Покидая тимус, наивные (зрелые) Т-лимфоциты с током крови мигрируют в Т-зависимые зоны периферических органов кроветворения и иммуногенеза. В этих органах они встречаются с антигенами, которые им представляют АПК после процессинга, и взаимодействуют с Т-хелперами. Взаимодействуя с антигенами Т-лимфоциты активируются, подвергаются бласт-трансформации – превращаются в Т-иммунобласты. Последние пролиферируют и дифференцируются, формируя крупные клоны эффекторных и регуляторных клеток.